BIOCHIMICA GENERALE
Anno accademico 2020/2021 - 2° annoCrediti: 6
Organizzazione didattica: 150 ore d'impegno totale, 108 di studio individuale, 42 di lezione frontale
Semestre: 1°
ENGLISH VERSION
Obiettivi formativi
Fornire agli studenti una solida conoscenza su: struttura, funzione e regolazione delle macromolecole biologiche, principali vie e interconnessioni metaboliche di interesse glucidico, lipidico e amminoacidico, degradazione e recupero delle basi puriniche e pirimidiniche, meccanismi e regolazione delle attività enzimatiche.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
L’insegnamento è erogato attraverso lezioni frontali: esse prevendono principalmente l’esposizione frontale degli argomenti in formato power point da parte del docente con riferimento ai testi adottati e a lavori scientifici di recente pubblicazione. In itinere potrebbero essere somministrati dei test intermedi, se richiesti dagli studenti, come verifica del livello di studio raggiunto.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Prerequisiti richiesti
Al fine di poter comprendere e frequentare proficuamente il corso è utile che lo studente possegga una discreta conoscenza di elementi di base di chimica generale ed inorganica, di chimica organica e di biologia cellulare, nonché i fondamenti di base della fisica generale.
Frequenza lezioni
Secondo il regolamento del corso di laurea.
Contenuti del corso
Carboidrati – Richiami su struttura e funzione, monosaccaridi, disaccaridi. Omopolisaccaridi ed eteropolisaccaridi. Glicoconiugati (proteoglicani, glicoproteine, glicolipidi). Lipidi - Richiami su struttura e funzione. Lipidi di riserva. Lipidi strutturali: glicerofosfolipidi, sfingolipidi (sfingofosfolipidi, glicosfingolipidi). Steroli. Lipoproteine. Basi puriniche e pirimidiniche – Richiami su struttura e funzione. Nucleosidi e nucleotidi. Amminoacidi – Richiami su struttura e funzione. Legame peptidico e sue caratteristiche. Proteine - Struttura e funzione delle proteine. Struttura primaria. Strutture secondarie: alfa-elica, foglietto-beta. Il grafico di Ramachandran. Struttura terziaria. Struttura quaternaria. Proteine fibrose - Collageno ed elastina. Proteine globulari –Le emoproteine coinvolte nel trasporto dei gas (O2, CO2): mioglobina ed emoglobina: strutture e funzione. Effetto Bohr, curve di saturazione, grafico di Hill, interazioni omotropiche ed eterotropiche dell’emoglobina. L’effetto del 2,3-difosfoglicerato. Eterogeneità dell’emoglobina circolante: metemoglobina, emoglobina fetale, emoglobina glicosilata. La metemoglobina reduttasi, il glutatione (GSH) e il NADPH per il mantenimento della funzionalità dell’emoglobina. Deficit di G-6-PDH, ossidazione dell’emoglobina, malaria. Emoglobine anormali. Emoglobina S e meccanismo di polimerizzazione. La catalisi biochimica. – Catalizzatori chimici e catalizzatori biologici. Enzimi: classificazione. Coenzimi e vitamine. Equazione di Michaelis-Menten. Km, Vmax, numero di turnover, Kcat/Km. Il grafico dei doppi reciproci. Effetto del pH e della temperatura sull’attività enzimatica. Inibizione irreversibile. Inibizione reversibile: competitiva, non-competitiva, incompetitiva e mista. Effetto dei diversi tipi di inibitori sul grafico dei doppi reciproci. Complessi multienzimatici. Regolazione allosterica dell’attività enzimatica. Introduzione al metabolismo: organizzazione generale – Concetto di vie e di mappe metaboliche. Vie degradative (catabolismo) e vie biosintetiche (anabolismo). Bioenergetica. Molecole energeticamente cariche. Utilizzo dell’energia biochimica nella cellula. Ruoli biochimici del NADH e del NADPH. Meccanismi generali di regolazione del metabolismo - controllo ormonale, regolazione a feedback, enzimi allosterici, zimogeni, isoenzimi, amplificazione a cascata, compartimentazione, regolazione genica. Le reazioni biochimiche della glicolisi – Regolazione della glicolisi: esochinasi, fosfofruttochinasi, GAPDH, piruvatochinasi. Ossidazione dell’acido piruvico: il complesso multienzimatico della piruvico deidrogenasi e il suo meccanismo di reazione. Riduzione dell’acido piruvico: la lattico deidrogenasi. Degradazione del glicogeno – La glicogeno fosforilasi e la sua regolazione. Glicogeno epatico e glicogeno muscolare. Reazioni del ciclo dell’acido citrico – Regolazione del ciclo. Reazioni della via dei pentosio fosfati – Significato biochimico. La fosforilazione ossidativa - Il mitocondrio come centrale energetica della cellula. Le scale di potenziali redox di molecole di importanza biologica. Macchinario per il trasporto degli elettroni: struttura e funzioni dei complessi I, II, III e IV. I centri ferro-zolfo. Il ciclo Q nel complesso III. I complessi trans-membrana e il trasporto dei protoni. I potenziali elettrochimici nel trasporto degli elettroni. Utilizzazione dell’ossigeno. L’ATP sintasi: struttura e meccanismo d’azione. Reazioni della beta-ossidazione degli acidi grassi –Attivazione della lipolisi e trasporto degli acidi grassi liberi. Attivazione e trasporto nel mitocondrio: l’acil-CoA sintetasi, la carnitina e il trasportatore acilcarnitina-carnitina. Le reazioni della beta-ossidazione. Controllo e resa energetica. Chetogenesi. Metabolismo degli amminoacidi: transamminazione, meccanismo di reazione. I sistemi navetta: funzionamenti e ruoli metabolici. La deamminazione ossidativa degli amminoacidi. - Ciclo dell’urea. Attivazione dell’ammoniaca: la carbammilfosfato sintetasi. Le reazioni del ciclo e la sua compartimentazione. Degradazione dei nucleotidi – Catabolismo e vie di recupero delle purine e delle pirimidine. Degradazione dell’eme. Vie biosintetiche. La gluconeogenesi – La reazione di carbossilazione del piruvato e le reazioni della gluconeogenesi. Relazioni tra gluconeogenesi e glicolisi. Biosintesi del glicogeno. Biosintesi dell’eme. Biosintesi degli acidi grassi. Biosintesi del colesterolo.
Testi di riferimento
1) D. Voet, J.G. Voet, Fondamenti di Biochimica, Ed. Zanichelli
2) Matthews, Van Holde et al., Biochimica, Ed. Piccin
3) Nelson, M.M.Cox, Principi di Biochimica di Lehninger, Ed. Zanichelli
4) Campbell & Farrell, Biochimica, EdiSES
5) Garrett e Grisham, Principi di Biochimica, Ed. Piccin
6) Tinti B., Chimica organica – Biochimica – Biotecnologie- 2020, ed. Piccin
7) David Sadava David M. Hillis H. Craig Heller May R. Berenbaum , From Biochemistry to Biotechnology- 2014 Zanichelli
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Carboidrati, Lipidi, Amminoacidi e Proteine | 1; 3; 5; 7 |
2 | Basi puriniche e pirimidiniche | 1; 2; 3; 5; 7 |
3 | Protiene (aspetti generali) | Tutti testi di riferimento |
4 | Proteine fibrose | 2;5 |
5 | Proteine globulari | 1;3 |
6 | Enzimi | Tutti i testi di riferimento |
7 | Catalisi enzimatica | 1;3 |
8 | Introduzione al metabolismo | Tutti i testi di riferimento |
9 | Coenzimi | 1;3 |
10 | Emoglobina | 1;2;3;5 |
11 | Le reazioni biochimiche della glicolisi ; Ossidazione dell’acido piruvico, ciclo di krebs; via pentosio fosfati | Tutti i testi di riferimento |
12 | Fosforilazione ossidativa - Beta-ossidazione. Controllo e resa energetica. Chetogenesi. Metabolismo degli amminoacidi | 1;2;3;5 |
13 | Degradazione dei nucleotidi e recupero | 1;3 |
14 | La gluconeogenesi – La reazione di carbossilazione del piruvato e le reazioni della gluconeogenesi. | Tutti i testi di riferimento |
15 | Biosintesi del glicogeno. | Tutti i testi di riferimento |
16 | Biosintesi degli acidi grassi. Biosintesi del colesterolo. | 1;3;5 |
17 | Biosintesi dell’eme | 1;2;3;5 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
Prova orale su argomenti sviluppati durante il corso: lo studente dovrà dimostrare di possedere adeguata conoscenza e competenza interpretativa (criterio di valutaione: qualità dei contenuti), capacita' di collegamento ed elaborazione dei contenuti (criterio di valutazione: capacità di riportare esempi), nonché capacità espositiva ( criterio di valutazione: proprietà di linguaggio tecnico che deve essere pertinente, chiaro e corretto).
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
L'esame orale verte su tutte le parti del programma al fine di verificare la completa preparazione dello studente e la maturità nel gestire le connessioni su diversi aspetti biochimici